Development and bench evaluation of a smart support surface integrating multimodal sensing and localized low-flow oxygen delivery to support pressure injury prevention

Für jeden, der lange Stunden in einem Krankenhausbett verbringt, ist die Oberfläche unter ihm mehr als nur ein Ort zum Ausruhen; sie ist ein entscheidender Teil seiner Gesundheit. Wenn der Körper zu lange unbeweglich bleibt, drückt das Gewicht des Körpers gegen die Haut und das darunter liegende Gewebe, was den Blut- und Sauerstofffluss unterbricht. Dieser Druck, kombiniert mit Hitze und Feuchtigkeit, die sich zwischen der Haut und der Matratze ansammeln, kann dazu führen, dass die Haut abstirbt, was zu schmerzhaften und gefährlichen Wunden führt, die als Druckgeschwüre bekannt sind. Während das regelmäßige Bewegen eines Patienten der Standard zur Vermeidung dieser Verletzungen ist, ist dies nicht immer häufig genug möglich, insbesondere in geschäftigen Krankenhäusern oder bei Patienten mit eingeschränkter Mobilität. Wissenschaftler suchen schon lange nach Wegen, um intelligentere Betten zu entwickeln, die nicht nur spüren können, wann der Druck gefährlich wird, sondern auch aktiv das Milieu direkt an der Haut verbessern können, um diese gesund zu halten.

Ein Forschungsteam in Indonesien hat einen bedeutenden Schritt in Richtung dieses Ziels gemacht, indem es einen neuen Typ einer intelligenten Matratzen-Prototype entwickelt und getestet hat. Dieses Gerät, das sie eine intelligente Liegefläche nennen, ist darauf ausgelegt, zwei Dinge gleichzeitig zu tun: Es überwacht ständig die Bedingungen genau dort, wo der Körper des Patienten das Bett berührt, und pumpt gleichzeitig eine kleine Menge Sauerstoff in denselben Raum. Die Idee ist, dass das Bett, indem es genau weiß, wie viel Druck ausgeübt wird und indem es die Haut kühl und trocken hält sowie etwas Sauerstoff hinzufügt, dabei helfen könnte, Wunden von vornherein zu verhindern. Die Forscher waren jedoch sehr sorgfältig darin, festzulegen, was sie eigentlich testeten. Sie haben dieses Gerät nicht an echten Patienten getestet, um zu sehen, ob es Wunden verhindert. Stattdessen behandelten sie die Matratze wie eine technische Ausrüstung und unterzogen sie einer Reihe strenger Tests auf einem Werktisch, um zu sehen, ob die Sensoren korrekt funktionierten und ob das Sauerstoffsystem reibungslos laufen konnte, ohne andere Probleme zu verursachen.

Das Team baute einen Prototyp, der wie eine Standardmatratze aussieht, aber mit verborgener Technologie gefüllt ist. Unter der obersten Schicht betetteten sie Sensoren, die den Druck fühlen, die Temperatur messen und die Luftfeuchtigkeit direkt an der Oberfläche erfassen können. Sie webten auch ein Netzwerk winziger Kanäle durch die Matratze, um einen stetigen, geringen Sauerstofffluss zu liefern. Um zu testen, ob dieses System funktionierte, legten sie die Matratze unter verschiedene Gewichte, um eine Person zu simulieren, die darauf liegt. Sie wandten spezifische Druckmengen an, die 40, 80 und 120 Millimeter Quecksilbersäulen entsprechen, was übliche Druckwerte in einem Krankenhausumfeld sind. Die Sensoren meldeten den Druck, den sie fühlten, und die Ergebnisse waren bemerkenswert nah an den tatsächlich angewendeten Gewichten. Als die Matratze mit einer Kraft von 40 Einheiten gedrückt wurde, lasen die Sensoren durchschnittlich 41,2 Einheiten. Bei 80 Einheiten Kraft lasen sie 78,9 und bei 120 lasen sie 118,4. Der Unterschied zwischen dem, was die Maschine fühlte, und dem, was tatsächlich vorhanden war, war sehr gering, meist weniger als zwei Einheiten, was darauf hindeutete, dass die Sensoren genau und stabil waren.

Als Nächstes testeten die Forscher das Sauerstoffabgabesystem. Sie stellten die Maschine so ein, dass sie Sauerstoff mit einer Rate von einem Liter pro Minute pumpt, ein sanfter Fluss, der darauf abzielt, die Luft zu erfrischen, ohne das Bett aufzublasen. Sie ließen das System kontinuierlich sechs Stunden, dann zwölf Stunden und schließlich einen vollen Tag lang laufen. Während dieser Zeit blieb der Fluss konstant und bewegte sich immer in der Nähe des Ziels von einem Liter. Die Forscher beobachteten auch genau, ob das Pumpen dieses Sauerstoffs versehentlich die Matratze erwärmen oder sie zu feucht machen würde, was schädlich sein könnte. Über einen Zeitraum von 24 Stunden stieg die Oberflächentemperatur der Matratze nur um einen winzigen Bruchteil eines Grades, zwischen 0,3 und 0,5 Grad Celsius, und die Luftfeuchtigkeit nahm nur in einem ähnlich kleinen Maße zu. Dies deutete darauf hin, dass das Sauerstoffsystem lange Zeit laufen konnte, ohne das Mikroklima auf negative Weise signifikant zu verändern.

Das Team wollte auch wissen, ob Pflegekräfte dieses Gerät tatsächlich in einem echten Krankenhaus verwenden könnten. Sie baten das Gesundheitspersonal, die grundlegenden Aufgaben auszuführen, die erforderlich sind, um das Bett vorzubereiten, es während des Tages zu kontrollieren und es zu reinigen. Die Mitarbeiter fanden heraus, dass die Vorbereitung des Bettes im Durchschnitt sechs und eine halbe Minuten dauerte, die Kontrolle etwas mehr als zwei Minuten und die Reinigung etwa vier und eine halbe Minuten. Die einzige echte Schwierigkeit, auf die sie stießen, war das Management der Kabel, die das Gerät verbinden, was eine etwas sorgfältige Führung erforderte, um sie aus dem Weg zu halten. Diese Tests zeigten, dass das Gerät praktisch genug ist, um von beschäftigtem Personal bearbeitet zu werden, ohne zu viel Zeit in Anspruch zu nehmen.

Trotz dieser vielversprechenden Ergebnisse sind sich die Forscher sehr bewusst darüber, was diese Studie nicht beweist. Sie betonen, dass, obwohl die Maschine im Labor gut funktioniert, sie noch nicht gezeigt haben, dass sie tatsächlich Druckgeschwüre bei echten Menschen verhindert. Die Tests wurden auf einem Werktisch durchgeführt, nicht an menschlicher Haut, daher wissen sie nicht genau, wie viel Sauerstoff tatsächlich das Gewebe erreicht oder ob die Sensoren mit den komplexen Kurven eines menschlichen Körpers, der sich im Bett bewegt, umgehen können. Darüber hinaus stellen die Forscher fest, dass aufgrund der Tatsache, dass Sauerstoff das Brandrisiko erhöhen kann, wesentlich mehr Sicherheitstests erforderlich sind, bevor dieses Gerät jemals an einem Patienten eingesetzt werden könnte. Die Studie bestätigt, dass das technische Konzept machbar ist – dass ein Bett gleichzeitig Druck spüren und Sauerstoff abgeben kann, ohne dabei zusammenzubrechen – aber sie bleibt mit der Behauptung stehen, dass das Gerät bereit für das Krankenhaus ist. Der Weg nach vorne umfasst detailliertere Sicherheitsprüfungen, bessere Tests zur Verteilung des Sauerstoffs über die Oberfläche und schließlich kontrollierte Studien mit Patienten, um zu sehen, ob diese intelligente Liegefläche tatsächlich die Haut gesund halten kann.